CN112448175A - 电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种电子装置，其特征在于包括一第一基板、多个移相单元、一馈入结构，以及一信号处理元件。该多个移相单元设置于该第一基板上。该馈入结构设置于该第一基板上。该信号处理元件接收一射频信号，并透过该馈入结构提供一处理后的该射频信号给该多个移相单元。

Description

电子装置
技术领域
本发明是关于一种电子装置，特别是有关于一种具有至少一信号处理元件的一电子装置。
背景技术
电子装置(例如液晶天线)可利用共振特性，让特定频率的射频信号经过一馈入结构流入电子装置。若馈入结构的分叉路径愈多，可能会造成射频信号的噪声愈大而失真。因此，需继续研发电子装置以改善上述问题。
发明内容
依据本发明一实施例的电子装置，包括一第一基板、多个移相单元、一馈入结构，以及一信号处理元件。这些多个移相单元设置于该第一基板上。该信号处理元件接收一射频信号，并透过该馈入结构提供一处理后的该射频信号给这些多个移相单元。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1为本发明一些实施例中的电子装置的示意图。
图2为本发明图1的一些实施例中的电子装置的内部结构示意图。
图3为本发明一些实施例中的电子装置的示意图。
图4为本发明一些实施例中的电子装置的示意图。
图5为本发明一些实施例中的电子装置的示意图。
图6为本发明图5的一些实施例中的电子装置的内部结构示意图。
图7为本发明图5的一些实施例中的电子装置的另一内部结构示意图。
图8为本发明一些实施例中的电子装置的内部结构示意图。
图9为本发明一些实施例中的电子装置的示意图。
图10为本发明一些实施例中的信号处理元件的电路示意图。
图11为本发明一些实施例中的信号处理元件的电路示意图。
附图说明
100～电子装置
102～第一基板
104～第二基板
106～移相单元
108～馈入结构
108-1～分叉馈入线
110～信号处理元件
112～信号馈入点
114～贴片元件
116～控制电路
118～封胶
120～接触垫
122、124～侧切线
126～移相单元的输入端
A、B～区域
d1～距离
X、Y～方向
200～液晶材料
202～介质层
204～介质层
206～接地金属层
600～缓冲层
602～介质层
604～覆盖层
606、608～通孔结构
H～孔洞
d2、d3～最小距离
1000、1100～等效电路模块
T～增益式晶体管
L～电感
C～电容
R～电阻
Vcc～输入操作电压
GND～接地
RFin～输入端
RFout～输出端
具体实施方式
图1为本发明一些实施例中的电子装置的示意图。如图1所示，电子装置100包括一第一基板102、一第二基板104、多个移相单元106、一馈入结构108、一信号处理元件110、一信号馈入点112、多个贴片元件114、一控制电路116、一封胶118，以及多个接触垫(contactpad)120。在本实施例中，电子装置100可包括显示装置、天线装置、感测装置、拼接装置或其他适合的装置，但不以此为限。天线装置可例如是一液晶天线，但不以此为限。拼接装置可例如是显示器拼接装置、传感器拼接装置或天线拼接装置，但不以此为限。需注意的是，电子装置100可为前述的任意排列组合，但不以此为限。馈入结构108与信号处理元件110电性耦接，并且信号馈入点112与信号处理元件110电性耦接。一射频信号自信号馈入点112输入至电子装置100，信号处理元件110接收射频信号，并且透过馈入结构108提供由信号处理元件110处理过后的射频信号给多个移相单元106。在本实施例中，多个移相单元106透过多个接触垫120而与控制电路116电性耦接。在本实施例中，射频信号的频率可介于0.7至300GHz之间(0.7GHz≤频率≤300GHz)，但本发明不限于此。再者，移相单元106与另一移相单元106之间的距离是根据射频信号的波长λ而设定在0.5λ至0.8λ之间(0.5λ≤距离≤0.8λ)，距离可为移相单元106与另一移相单元106之间的最小距离，但本发明不限于此。在本实施例中，移相单元106可为螺旋状，但本发明不限于此。在本实施例中，移相单元106可为一移相电极单元。在图1中，由左至右的方向为X方向，由下至上的方向为Y方向。
图2为本发明图1的一些实施例中的电子装置的内部结构示意图。沿着图1中的侧切线122侧视而得到一区域A中各元件的内部结构图，以及沿着图1中的侧切线124侧视而得到一区域B中各元件的内部结构图。图2是将区域A中元件的内部结构图与区域B中元件的内部结构图合并而得。如图2所示，移相单元106设置于第一基板102之上，并且移相单元106与第一基板102之间具有介质层202与介质层204。电子装置100更包括一第二基板104，第二基板104是设置于移相单元106之上。馈入结构108与信号处理元件110皆设置在第一基板102上，并且信号处理元件110透过馈入结构108将来自信号馈入点112的射频信号传送至移相单元106。在本实施例中，本发明是将信号处理元件110设置于第一基板102之上，使得信号处理元件110能与馈入结构108相耦接，因此信号处理元件110与移相单元106(或馈入结构108)是设置于第一基板102的同一侧。
参照图1，在本实施例中，馈入结构108具有多个分叉结构，分叉结构上形成多个分叉馈入线108-1，并且分叉馈入线108-1的终端与移相单元106的输入端126对应(例如对向或平行)。分叉馈入线108-1的终端利用电磁辐射将射频信号耦合至移相单元106。在一些实施例中，分叉馈入线108-1的终端与移相单元106的输入端126之间的距离d1为0.5mm至5mm之间(0.5mm≤距离d1≤5mm)，但本发明不限于此。根据本发明一些实施例，如图1所述，分叉馈入线108-1的终端与移相单元106的输入端126之间的距离d1指的是两者间在分叉馈入线108-1的延伸方向(例如Y方向)上的最小距离。
在本实施例中，贴片元件114设置在第二基板104上(参照图2)，并且贴片元件114与移相单元106在第一基板102的法线方向上至少部分重叠。参照图2，电子装置100更包括一接地金属层206，接地金属层206是与贴片元件114设置在第二基板104的不同侧，并且接地金属层206是位于第一基板102与第二基板104之间。电子装置100更包括一液晶材料200，液晶材料200是填充于实质上由第一基板102、第二基板104，与封胶118所包围的空间之内。值得注意的是，接地金属层206在贴片元件114下方的部分留有一孔洞H，使得经液晶材料200调整过相位后的射频信号可透过孔洞H传输至贴片元件114，再由贴片元件114将射频信号辐射出去。
在本实施例中，封胶118可环绕液晶材料200，并且与馈入结构108在第一基板102的法线方向上至少部分重叠。封胶118可用来将第二基板104支撑于第一基板102之上，三者可形成一容置空间将液晶材料200环绕封闭而形成一液晶胞(LC cell)，以减少液晶材料200外漏的机会。在本实施例中，液晶材料200可用来调制所输入射频信号的相位，液晶材料200可以包括相列型液晶、胆固醇液晶、蓝向液晶等具有高异向性晶体，其厚度介于3μm至150μm之间(3μm≤厚度≤150μm)，但本发明不限于此。控制电路116透过接触垫120而与移相单元106电性连接，用以提供一电压给移相单元106。在本实施例中，控制电路116所提供的电压(例如低频电压)，使得移相单元106与接地金属层206之间形成电场，用以调控液晶材料200分子的转动。当射频信号通过受调控的液晶材料200分子时，射频信号的相位可被改变，使得贴片元件114能辐射出多波束的场型并能控制其辐射场型的方向性。在一般应用中，控制电路116所提供的电压的范围为±0.1V～±100V，但本发明不限于此。在本实施例中，控制电路116所提供的电压的范围为±1V～±15V，但本发明不限于此。
图3为本发明一些实施例的电子装置100的示意图。如图3所示，多个信号处理元件110设置在第一基板102上，但在第一基板102的法线方向上不与第二基板104重叠。多个信号处理元件110分别设置在例如第一基板102的上侧、左侧及右侧边缘，馈入结构108环绕于第二基板104的四周，并且多个信号处理元件110透过馈入结构108彼此电性连接。在一些实施例中，多个信号处理元件110亦透过馈入结构108与信号馈入点112电性连接。
图4为本发明一些实施例的电子装置的示意图。如图4所示，电子装置100包括多个信号馈入点112，例如5个信号馈入点112，但本发明不限于此，多个信号馈入点112包括位于第二基板104的接近于中心处的中点馈源点，以及分布在第一基板102的上下左右四个边缘的全向馈源点，其中全向馈源点透过馈入结构108而与中点馈源点及信号处理元件110电性连接。射频信号分别从中点馈源点与全向馈源点输入至电子装置100。在一些实施例中，中点馈源点可与全向馈源点设置于第一基板102的不同表面，且利用通孔彼此电性连接。在本实施例中，信号处理元件110与第二基板104的边缘的最小距离d2至少为5微米(μm)，但本发明不限于此。再者，信号处理元件110与位于第一基板102的下边缘的信号馈入点112的最小距离d3至多为5毫米(mm)，但本发明不限于此。根据本发明一些实施例，如图4所述，信号处理元件110与第二基板104的边缘的最小距离d2或信号处理元件110与位于第一基板102的下边缘的该信号馈入点112的最小距离d3指的是在分叉馈入线108-1的延伸方向(例如Y方向)上的最小距离。依据图3与图4的配置，本发明并不限制电子装置100中信号处理元件110与信号馈入点112所配置的数量。从图1到图4的本发明实施例中，由于信号处理元件110的高度大于第一基板102至第二基板104间的高度，因此信号处理元件110可设置在第一基板102上，且在第一基板102的法线方向上不与第二基板104重叠。在本发明的一些实施例中，信号处理元件110的厚度可为10μm至1mm之间(10μm≤厚度≤1mm)，因此信号处理元件110不设置在第一基板102与第二基板104之间，但本发明不限于此。
图5为本发明一些实施例的电子装置的示意图。图6为本发明图5的一些实施例的电子装置的内部结构示意图。如图5及图6所示，多个信号处理元件110(例如3个信号处理元件110)是设置于第一基板102与第二基板104之间。在图6中，第一基板102与移相单元106之间更包括一缓冲层600、一介质层602，以及一覆盖层604。在本发明的一实施例中，信号处理元件110是利用表面焊接技术(SMT)放置于介质层602的通孔结构608内，并且信号处理元件110上覆盖有一覆盖层604。在本实施例中，信号处理元件110可以是覆晶封装、垂直封装等方式所封装的芯片。以覆晶封装为例，本发明信号处理元件110透过一通孔结构608将信号处理元件110与馈入结构108电性耦接，并且透过一通孔结构606将由信号处理元件110处理过的射频信号传送至移相单元106。通孔结构606及通孔结构608可例如透过干式蚀刻及/或湿式蚀刻来完成。通孔结构606及通孔结构608的材料可以包括任意具导电性的金属、导电性的氧化物、异方性导电膜(Anisotropic Conductive Film,ACF)导电胶、导电树酯或其他适合的导电材料，但本发明不限于此。
在本实施例中，缓冲层600与覆盖层604的材料可以包括无机绝缘层及/或有机绝缘层，其厚度介于50nm至500nm之间(50nm≤厚度≤500nm)，但本发明不限于此。电子装置100内的移相单元106、接地金属层206、贴片元件114，以及信号处理元件110内部的电路元件或导线可以分别包括金属，例如钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)，或具导电性的金属氧化物，例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)，或氧化亚锡(SnO)等，但本发明不限于此。此外，在本实施例中，为减少第一基板102上的导线成分例如铝(Al)或基板的成分例如硼(B)离子，在制程高温时，扩散至第一基板102上的其他层，造成稳定度下降或机能变异，因此可利用缓冲层600隔绝第一基板102与其他层(例如介质层602或覆盖层604)。覆盖层604可用以减少水、氧或环境的金属离子劣化电子装置100内的金属材料。
图7为本发明图5的一些实施例的电子装置可能的另一内部结构示意图。如图7所示，信号处理元件110是利用半导体制程的方式，例如黄光光刻制程方式，在第一基板102上制作其内部的主要电路，并以通孔结构606、通孔结构608与馈入结构108相耦接。在完成信号处理元件110的制作后，才将介质层602与覆盖层604分别依序设置于信号处理元件110之上。图8为本发明一些实施例的电子装置的内部结构示意图。如图8所示的信号处理元件110与移相单元106是设置在第一基板102的不同侧。在本实施例中，本发明透过钻孔方式在第一基板102上形成通孔结构610，通孔结构610是穿过第一基板102，使得信号处理元件110可透过通孔结构610而与馈入结构108电性连接。钻孔方式可以包括激光钻孔、研磨钻孔或其他适合的技术。钻孔处连接信号处理元件110的针脚可以由铜箔、氧化硅铝、或陶瓷导电材料来制作，但不限于此。针脚与馈入结构透过钻孔内导电材料做电性耦接，并且钻孔内材料可为异方性导电膜(ACF)导电胶或焊锡材料，但本发明不限于此。在本实施例中，第一基板102与第二基板104可以包括玻璃、晶圆、或软性基板，但本发明不限于此。在本实施例中，第一基板102的背面(即图8信号处理元件110所在的一侧)可以设置至少一信号处理元件110。图6及图7的电子装置100可透过光罩(Photomask)制程将信号处理元件110制作于液晶胞(LC cell)之中。
图9为本发明一些实施例的电子装置的示意图。如图9所示，电子装置100例如包括4个区块的多个移相单元106形成在一第一基板102之上，并且4块第二基板104分别对应地覆盖在4个区块的多个移相单元106之上。换句话说，第二基板104在第一基板102的法线方向上与多个移相单元106重叠。信号处理元件110可设置在第一基板102上，且置于相邻的第二基板104之间，但在第一基板102的法线方向上不与第二基板104重叠。在本实施例中，第一基板102上的馈入结构108的路径上，包含至少一信号处理元件110。在本实施例中，若信号处理元件110可事先完成封装，并设置于第一基板102与第二基板104之间，例如图9右侧的第二基板104俯视放大图，在第一基板102上可允许放置至少一信号处理元件110，并且至少一信号处理元件110与第二基板104彼此重叠。
图10为本发明一些实施例的信号处理元件110的电路示意图。如图10所示，信号处理元件110包括一等效电路模块1000，等效电路模块1000包括至少一电感L、至少一电容C、至少一电阻R，以及至少一增益式晶体管T。在一实施例中，增益式晶体管T可为双极型晶体管(BJT)或结型场效应晶体管(JFET)，但本发明不限于此。等效电路模块1000的输入端RFin用以接收一射频信号，其输出端RFout是将经等效电路模块1000处理过后的射频信号输出。以图10为例，增益式晶体管T为一双极型晶体管，其发射极耦接一电阻R至接地GND，其集电极耦接一电感L与一电容C至输入操作电压Vcc，并且电感L与电容C相互并联，其集电极更与等效电路模块1000的输出端RFout相耦接。增益式晶体管T的基极耦接一电阻R至输入操作电压Vcc，并且更耦接等效电路模块1000的输入端RFin。
图11为本发明一些实施例的信号处理元件的电路示意图。如图11所示，信号处理元件110包括一等效电路模块1100。等效电路模块1100包括至少一电感L、至少一电容C、至少一电阻R，以及至少一增益式晶体管T。在一实施例中，增益式晶体管T可为双极型晶体管(BJT)或结型场效应晶体管(JFET)，但本发明不限于此。等效电路模块1100的输入端RFin用以接收一射频信号，其输出端RFout是将经等效电路模块1100处理过后的射频信号输出。以图11为例，增益式晶体管T为一双极型晶体管，增益式晶体管T的发射极耦接自身基极、增益式晶体管T的发射极耦接一电感L至接地GND，并且增益式晶体管T的发射极与等效电路模块1100的输入端RFin相耦接。增益式晶体管T的集电极耦接一电容C至接地GND，并且增益式晶体管T的集电极与等效电路模块1100的输出端RFout相耦接。
在本实施例中，信号处理元件110接收一射频信号，并透过馈入结构108将处理后的射频信号提供给移相单元106。在本实施例中，信号处理元件110可以采用一放大器，将所接收的射频信号的振幅放大。以图10为例，信号处理元件110采用放大器时，可设定电阻R的范围可为50欧姆至104欧姆之间(50欧姆≤电阻R≤104欧姆)、电感L的范围可为1nH至1000nH之间(1nH≤电感L≤1000nH)，以及电容C的范围可为1pF至1000pF之间(1pF≤电容C≤1000pF)，并依据射频信号的频率及放大器的增益比(gain)进行对应调配，但本发明不限于此。在本实施例中，信号处理元件110可作为放大器，其增益比的范围为大于1且小于或等于100(1<增益比≤100)。在一些实施例中，信号处理元件110可采用一波形调整器，而将所接收的射频信号的波形，由原本的弦波波形转换为方波波形、三角波波形、或锯齿波波形。在一些实施例中，信号处理元件110可以采用一半波整流器，用以将所接收的射频信号进行半波整流、或信号处理元件110可作为一波宽度调制器，用以将所接收的射频信号的周期时间(或频率)进行调整，但本发明不限于此。在另一实施例中，信号处理元件110可采用一噪声滤波器，用以将所接收的射频信号中所包含的(高频)噪声与波纹(ripple)滤除，但本发明不限于此。
本发明的电子装置100可包含多个不同功能的信号处理元件110，并且多个不同功能的信号处理元件110可与馈入结构108相耦接。举例来说，可在馈入结构108的一区段中放置依序串接的3颗信号处理元件110，第一颗信号处理元件110用以放大所接收射频信号的振幅，接着第二颗信号处理元件110用以将所接收射频信号中的噪声滤除，最后第三颗信号处理元件110是用以调整所接收射频信号的周期，但本发明不限于此。此外，本发明的电子装置100亦可包含多个相同功能、或部分相同功能的信号处理元件110。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (20)

1.一种电子装置，其特征在于，包括：
一第一基板；
多个移相单元，设置于该第一基板上；
一馈入结构，设置于该第一基板上；以及
一信号处理元件；
其中，该信号处理元件接收一射频信号，并透过该馈入结构提供一处理后的该射频信号给该多个移相单元。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于该信号处理元件放大所接收该射频信号的振幅。
3.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于该信号处理元件转换所接收该射频信号的波形。
4.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于该信号处理元件降低所接收该射频信号的噪声。
5.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于该多个移相单元与该信号处理元件是设置于该第一基板的同一侧。
6.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于该多个移相单元与该信号处理元件是设置于该第一基板的不同侧。
7.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于更包括一第二基板，该第二基板设置于该多个移相单元之上。
8.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于该信号处理元件设置于该第一基板与该第二基板之间。
9.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于更包括一另一信号处理元件，该另一信号处理元件透过该馈入结构与该信号处理元件相耦接。
10.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于更包括至少一信号馈入点，该射频信号是由该至少一信号馈入点输入至该电子装置中。
11.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于更包括一控制电路，该控制电路耦接该多个移相单元的至少一者，用以提供一电压给该多个移相单元的该至少一者。
12.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于更包括多个贴片元件，该多个贴片元件设置于该第二基板上，并且以俯视来看，该多个贴片元件与该多个移相单元至少部分重叠。
13.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于更包括一液晶材料，该液晶材料是设置于该第一基板与该第二基板之间。
14.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于更包括至少一通孔结构形成于该第一基板，该信号处理元件透过该至少一通孔结构与该馈入结构相耦接。
15.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于更包括一接地金属层，该接地金属层与该多个贴片元件设置于该第二基板的不同侧，并且该接地金属层是位于该第一基板与该第二基板之间。
16.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于更包括一封胶，该封胶设置于该第一基板与该第二基板之间。
17.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于该信号处理元件与该第二基板的边缘的距离至少为5微米。
18.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于该信号处理元件与该至少一信号馈入点的距离至多为5毫米。
19.如权利要求2所述的电子装置，其特征在于该信号处理元件的增益比大于1且小于或等于100。
20.如权利要求3所述的电子装置，其特征在于该信号处理元件将该射频信号由原本的一弦波波形转换为一方波波形、一三角波波形或一锯齿波波形。
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